Rinforzo strutturale di travi in calcestruzzo

Il recupero e l'adeguamento di strutture esistenti in calcestruzzo armato rappresentano una delle sfide più rilevanti dell'ingegneria moderna. L'invecchiamento dei materiali, l'aggiornamento normativo sismico e i cambi di destinazione d'uso richiedono soluzioni di rinforzo efficaci, durature e minimamente invasive.

L'impiego di materiali compositi avanzati ha rivoluzionato l'approccio al rinforzo strutturale delle travi. Questi sistemi permettono di incrementare significativamente le capacità resistenti (a flessione, taglio e torsione) e la duttilità, essenziali per la sicurezza strutturale.

Carichi e sollecitazioni sulle travi in calcestruzzo armato

Le travi sono elementi strutturali prevalentemente orizzontali e, in quanto tali, sono destinate a sopportare carichi perpendicolari al proprio asse, generando principalmente flessione e taglio.

Permanenti: il peso proprio della struttura (travi, solai, murature) e di tutti gli elementi costruttivi non strutturali fissi (impianti, finiture, ecc.) inducono nella trave le sollecitazioni primarie di momento flettente (trazione al lembo inferiore, compressione al lembo superiore) e sforzo di taglio.
Variabili: carichi di esercizio (persone, arredi, depositi, veicoli) che possono cambiare nel tempo e nell'intensità inducono nella trave le sollecitazioni primarie di momento flettente e sforzo di taglio.
Eccezionali/Climatici: carichi temporanei e di natura imprevedibile: sismica (inerzia), vento (pressione/depressione), neve generano fenomeni di torsione (specialmente su travi di bordo o non allineate), flessione, taglio e occasionalmente sforzo assiale (compressione/trazione) per effetti di telaio.

Sollecitazioni primarie delle travi in cls

Rinforzo a flessione

Il rinforzo a flessione mira ad aumentare il momento resistente ultimo della trave, tipicamente necessario in presenza di: sottostima dei carichi, variazione della destinazione d'uso o carenze di armatura longitudinale.

Soluzione: applicazione di lamine o tessuti in FRP (fibra di carbonio) incollati sulla zona tesa della trave (intradosso).
Funzionamento: il composito agisce come una potente armatura esterna aggiuntiva, assorbendo le forze di trazione. Ciò ritarda lo snervamento delle armature interne in acciaio e aumenta significativamente il momento resistente ultimo.

Rafforzamento al taglio

Le carenze nell'armatura a taglio (staffatura) sono frequenti nelle strutture datate e rappresentano un rischio significativo, specialmente in zone sismiche, dove il cedimento per taglio è fragile e improvviso.

Soluzione: applicazione di tessuti o lamine in FRP/FRCM sulle facce laterali della trave, disposte perpendicolarmente all'asse (la configurazione più comune è la fasciatura a "U").
Funzionamento: le fibre del composito intercettano le fessure diagonali di taglio, fornendo un confinamento passivo supplementare che integra o sostituisce la resistenza offerta dalle staffe originali in acciaio.

Rafforzamento a torsione

La torsione è un'azione spesso indotta da carichi eccentrici, travi di bordo o travi a spessore (ribassate), e richiede un intervento di confinamento tridimensionale.

Soluzione: realizzazione di una fasciatura completa lungo l'intero perimetro della sezione della trave, utilizzando sistemi FRP o FRCM.
Funzionamento: il confinamento completo agisce efficacemente su tutte e quattro le facce della trave, comportandosi come staffe chiuse esterne. Il composito contrasta le componenti di trazione che si sviluppano in direzione elicoidale/a spirale sotto l'azione del momento torcente.

Rinforzo a flessione di travi con laminati fischer CFRP

Il rinforzo a flessione mediante laminati in CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer) incollati esternamente (EB) o montati vicino alla superficie (NSM) rappresenta lo stato dell'arte per l'aumento del momento resistente ultimo senza aggiungere un carico permanente significativo alla struttura.

Le varianti fischer FRS-L-S e FRS-L-H offrono soluzioni adatte a diverse esigenze di rigidezza e resistenza.

Scopri i laminati CFRP

Rinforzo a taglio di travi in calcestruzzo con tessuti fischer FRS-W

Il rinforzo a taglio è un intervento cruciale per migliorare la sicurezza strutturale, specialmente in zona sismica, prevenendo i cedimenti fragili. Le soluzioni prevedono l'uso di materiali compositi flessibili o l'impiego di acciai sottili incollati.

La gamma fischer FRS-W (Fiber Reinforced Polymer) comprende tessuti unidirezionali ad alta resistenza in fibra di carbonio, specificamente sviluppati per il rinforzo a taglio, torsione e confinamento.

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Vantaggi

Leggerezza e minimo ingombro strutturale

I sistemi CFRP e FRS-W sono estremamente leggeri e presentano uno spessore minimo che permette un aumento significativo della capacità portante.

Elevata resistenza a corrosione e alcalinità

A differenza delle tradizionali incamiciature in acciaio, i sistemi CFRP e FRS-W sono resistenti alla corrosione e sono compatibili con l'ambiente alcalino del calcestruzzo.

Altissimo rapporto resistenza/peso

Sia i laminati che i tessuti in fibra di carbonio vantano una resistenza a trazione e un modulo elastico eccezionalmente elevati rispetto al loro peso.

Rapidità e flessibilità di installazione

L'applicazione dei sistemi CFRP e FRS-W è molto più rapida rispetto alle tecniche tradizionali e permette di ridurre i tempi di cantiere l'interruzione delle attività nell'edificio.